[发明专利]一种岩石直剪及点荷载试验装置及其试验操作方法

说明书

本发明公开了一种岩石直剪及点荷载试验装置，包括加载反力框架、轴向加载系统、法向加载系统、剪切试验夹具和点荷载试验夹具；该装置既能开展岩石直剪试验，也能开展岩石点荷载试验，同时公开了岩石直剪及点荷载试验操作方法。本发明结构简单实用，可操作性强，能适应长方形、圆柱形及不同形状和尺寸的岩样。

技术领域

本发明属于岩石力学试验仪器技术领域,具体涉及一种岩石直剪及点荷载试验装置及其试验操作方法。

背景技术

近几年，随着国家大型基础设施建设的发展，工程中与岩石力学相关的问题大量出现。岩石的剪切和抗压强度是岩石最主要的力学指标，近年来通过施加剪切力或剪切位移对岩石强度进行试验的方法在全世界范围内受到重视。其中，直剪试验由于其操作简便、适用范围广而应用最为普遍。

由于没有统一的直剪试验仪器制造标准，各个单位自行研制的岩石直剪试验仪器从形式、结构到使用方法都有很大的差别。从资料的检索看，国内外的直剪仪设备很多：如美国Durham Geo 公司生产的LG-140 大型高性能接触面直剪仪，英国ELE 公司生产的大型直剪仪，美国GCTS 公司生产的伺服控制直剪测试系统，清华大学研制的TH-20t 大型土与结构接触面循环加载剪切仪，长江科学研究院土工研究所的室内DHJ60 型叠环式剪切试验机，四川大学水电学院研制的粗粒土直剪仪，南京土壤仪器有限公司的NHRI-4000 型高性能大接触面直剪仪。

但上述设备仍存在诸多不足之处:

（1）操作复杂。如变角板法剪切试验，需要制备规定尺寸的立方体试样，且在试验中需要调整不同的倾斜角度，使试样沿不同方向发生剪切破坏；还有一些试验仪器，需要试验前制作衬模，即将试件用防水套包扎后，用水泥等胶固在试模中，在试模中部铺上云母粉等作为剪切面。这些复杂的操作过程，不利于本科生实验课的开展，尤其是如果学生操作不熟练，容易导致仪器损毁。

（2）功能单一。如上述的一些仪器只能开展单一实验项目，开展其它实验又需要其它仪器，难以满足需要。

（3）岩样规格要求严格。现有一些直剪试验仪器对试样尺寸大小要求严格，小型系列试样在小型设备中进行测试，中型系列试样在中型设备中测试，大型系列试样在大型设备中测试。导致的后果是各设备的测试结果无法有效衔接。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石直剪及点荷载试验装置，该装置既能开展岩石直剪试验，也能开展岩石点荷载试验，同时提供岩石直剪及点荷载试验操作方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种岩石直剪及点荷载试验装置，其特点在于：包括加载反力框架、轴向加载系统、法向加载系统、剪切试验夹具和点荷载试验夹具：

所述的加载反力框架是由四根立柱、立柱螺母、横梁和工作台组成，工作台设有四根立柱，采用螺纹连接，立柱上端安装横梁由立柱螺母固定，为了增强立柱在工作受力状态的强度，在立柱之间设有筋板；所述的工作台面正中心设有一固定小螺栓；

所述的轴向加载系统包括轴向加载千斤顶、轴向手动油泵和压力传感器；所述的轴向加载千斤顶底座端安装在横梁中心位置并采用螺钉固定连接，轴向加载千斤顶的活塞端设有压力传感器；所述的轴向手动油泵与轴向加载千斤顶通过油管连接，管路中安装有轴向加载阀门和轴向压力表；

所述的法向加载系统包括法向加载千斤顶、水平反力螺杆、螺杆螺母、法向手动油泵；所述的法向加载千斤顶安装在工作台的上平面正面左侧的两根立柱中间，所述的水平反力螺杆和螺杆螺母安装在工作台的上平面正面右侧的两根立柱中间，水平反力螺杆尾端装有由手柄；所述的法向手动油泵与法向加载千斤顶通过油管连接，管路中安装有法向加载阀门、法向压力表和溢流阀；